As matérias primas são muito importantes no processo de elaboração do vidro, pois tudo o que se enforna no forno de fusão, sai na forma de vidro. Não existe recurso de separar algo que foi enfornado errado e todo erro acaba comprometendo a qualidade dos produtos.

A qualidade das matérias-primas é muito importante para a obtenção de bons resultados na produção, pois tudo o que entra no forno vai para o vidro final. Só para sentirmos o quanto isso é importante, consideremos uma chapa de vidro de 20 metros quadrados e dez milímetros de espessura. Ela pesa 500 quilos, e para elaborar essa quantidade de vidro são necessários 350 quilos de areia. Se nessa chapa tiver uma inclusão, um material que entrou como contaminante e não se fundiu no forno, de 0,5 milímetro de diâmetro, ela será reprovada. Ou seja, um contaminante de 0,5mm de diâmetro em cada 350 quilos de areia pode reprovar toda a produção.

Além disso, a partir do momento em que se resolve o problema gerador do defeito, como trocar a areia por outra não contaminada, ainda se levam alguns dias para se limpar o vidro contaminado que se encontra como lastro dentro do forno.

As matérias-primas são empregadas todas na forma de sólidos granulados com os grãos variando de 0,1 a 2,0 mm de diâmetro.

Todas devem ser controladas e mantidas dentro de rígidas especificações tanto no aspecto químico quanto no aspecto granulométrico, ou seja, no tamanho dos grãos em que se apresentam, e ainda estar isentas de contaminações não fusíveis no forno ou que possam afetar alguma propriedade, como cor por exemplo.

Impurezas presentes nas matérias primas podem trazer defeitos, como inclusões na massa de vidro ou dificuldade na fusão da composição. Grãos muito grandes podem passar pelo forno sem serem fundidos gerando defeitos. Grãos muito finos podem ser arrastados pelos gases, atacar os revestimentos dos fornos, entupir os canais de fumaças e se constituir material particulado poluente.

A grande maioria das matérias-primas empregadas na produção do vidro é de minerais naturais.

A extração de minerais é uma atividade controlada pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) e deve ser executada com um mínimo de interferência com o meio ambiente. Os locais de extração, ao final do uso, devem ser entregues recuperados, e tudo isso deve ser muito bem documentado antes mesmo do início da exploração.

Todos os minerais empregados como matérias primas devem passar por algum tipo de beneficiamento que garantam o atendimento das especificações. O tipo de beneficiamento empregado depende das características do produto bruto original e das especificações exigidas pela produção.

A fornecedora da sílica, a base do vidro, é a areia, encontrada em depósitos, onde foi acumulada pelo tempo, pela ação da erosão das intempéries sobre as rochas.

A areia é a matéria prima presente em maior volume na composição. Também é a mais difícil de fundir.

A Figura 32 mostra uma jazida de extração de areia. Neste caso, a própria natureza ajudou constituindo um depósito imenso de minério originário do desgaste de rochas e que se acumulou, quer seja pela ação de ventos ou da água de rios, já na forma granulada necessária para a introdução das composições vidreiras. Ainda assim, esta areia deve ser beneficiada para separar os grãos muito finos e os muito grossos, e livrá-la de componentes prejudiciais ao vidro.

Figura 32: Jazida de areia vidreira. (Mineração Jundu)

Os fornecedores de cálcio, magnésio e alumina são rochas que devem ser retiradas como em pedreiras, depois moídas, para chegarem à granulometria adequada. Normalmente são separadas por explosões que formam grandes pedaços que são moídos até atingirem o tamanho de grãos necessários para a utilização na composição.

A Figura 33 mostra uma jazida de calcário que é o mineral normalmente empregado para fornecer o cálcio ao vidro.

Figura 33: Jazida de calcário. (Mineração Jundu)

Existem algumas matérias-primas industriais que são produzidas através de processos químicos. A mais importante, sem dúvida, é a barrilha ou carbonato de sódio anidro, responsável por aportar o óxido de sódio ao vidro.

A barrilha empregada pelos vidreiros tem duas origens:

Barrilha trona ou natural:

É produzida a partir do mineral “trona”, constituído principalmente de carbonato de sódio hidratado. A trona é um mineral raro presente em poucas regiões do mundo, usualmente em lugares de clima desértico. As jazidas mais importantes se encontram nos Estados Unidos e na Turquia.

Barrilha artificial ou Solvay:

É produzida a partir da salmoura dos oceanos através de um processo químico denominado “Solvay”. Existe uma empresa com este nome que produz barrilha, mas também muitas outras que o fazem empregando este processo.

A barrilha originária da trona é mais barata de se produzir, entretanto os locais de extração são normalmente desertos longe dos centros produtivos de vidro devendo, portanto, ser transportada por longas distâncias. A barrilha Solvay pode ter fábricas localizadas em qualquer lugar perto da costa. Ambas atuam no vidro de maneira indistinta e a escolha de uma ou outra se dá apenas por razões econômicas.

No Brasil, não existe nenhuma produção deste material que, portanto, deve ser todo importado. Ele também é de longe a matéria-prima mais dispendiosa, constituindo de 50 a 60% do custo da composição dos vidros sodo-cálcicos.

Figura 34: Armazém carregado de barrilha recém descarregada de um navio.

O vidro obtido com as matérias-primas básicas é incolor. Para obter as diversas cores possíveis de se configurar, ao vidro se adicionam alguns óxidos metálicos, normalmente em pequeníssimas proporções, tanto que nem nos referimos a eles em porcentagem, mas em PPM (partes por milhão). 1 PPM = 0,0001%.

Os colorantes mais usualmente empregados em vidros industriais são:

Óxido de cromo que produz o verde das garrafas de vinho

Figura 35: Garrafa de vinho colorida por óxido de cromo

Óxido de ferro que dá o verde das chapas de vidro plano. Sua cor é menos intensa que a do cromo, porém retém a passagem de radiação infravermelha responsável pelo aquecimento.

Figura 36: Artigos apresentando a coloração do ferro.

Óxido de cobalto gera um azul forte empregado em artigos domésticos, algumas garrafas de vinho branco alemão e vidros planos impressos.

Figura 37: Azul ao Cobalto

Óxido de cobre também confere cor azul, porém um pouco diferente da do cobalto, com um tom mais esverdeado. Em alguns frascos de perfume se emprega também óxido de neodímio, que também confere um tom de azul, porém é pouco empregado devido ao alto custo por ser componente muito raro na natureza. A foto da Figura 38 mostra um frasco produzido com vidro colorido ao cobre e outro ao neodímio.

Figura 38: À esquerda vidro azul ao Cobre e à direita ao Neodímio

Selênio dá uma cor rosada. O selênio é empregado em conjunto com o cobalto e o ferro para produzir as cores cinza e bronze dos vidros planos.

Figura 39: Vidro ao Selênio

O óxido de manganês fornece uma cor “vinho” e é empregado em alguns vidros planos impressos.

Os vidros planos “bronze” e “cinza” são obtidos com a mistura de três colorantes: ferro, selênio e cobalto.

Figura 40: Exemplo de vidro plano cinza ou fumê colorido com ferro, selênio e cobalto.

Referindo-se a matérias-primas de vidro não se pode deixar de mencionar o caco, pois o vidro, de fato, é 100% reciclável e um quilo de caco introduzido no forno vai gerar um quilo de vidro novo, com as mesmas características e propriedades do vidro original com o qual se produziu o caco.

O uso do caco traz uma série de vantagens aqui divididas em três grupos:

Ecológicas ou de meio ambiente

Quando se usa caco, deixa-se de usar matérias-primas minerais novas. Por mais cuidado que se tenha na exploração desses bens minerais, sempre há alguma agressão ao meio ambiente e a sua redução é positiva.

O caco também exige menos energia para elaborar vidro do que as matérias-primas novas, pois ele já é vidro pronto que só necessita ser aquecido para recuperar uma viscosidade que permita a sua conformação, enquanto as matérias-primas novas demandam energia para uma série de reações químicas necessárias para transformá-las em vidro. Desta maneira quanto mais caco houver na composição, menos energia será necessário empregar no forno e consequentemente menos gases de efeito estufa serão emitidos.

Quando se recicla o caco, ele não está sendo descartado no meio ambiente e, portanto, haverá menos agressão também nesta área.

Estratégicas

Como o vidro pode ser produzido só com caco, sempre é bom ter estocada certa quantidade deste material na fábrica, pois em caso de algum problema como demora na entrega de uma matéria-prima, pane no sistema de preparação da composição, etc., enforna-se caco enquanto se busca a solução do problema sem afetar a produção.

Econômicas

Como o caco exige menos energia para ser elaborado, podem-se produzir quantidades maiores de vidro em um forno onde se emprega maior teor de caco.

Da mesma forma como se gasta menos energia na elaboração, reduz-se o custo global de produção.

Por outro lado, a utilização do caco pode trazer alguns problemas e a maioria deles se origina em contaminações que eventualmente estejam presentes. Impurezas que entram no forno de fusão junto com o caco como cerâmicas, metais, etc., podem tanto ocasionar defeitos nos produtos como acelerar o desgaste do forno.

Da mesma forma, a cor do caco pode ser um limitante no seu emprego, pois se estamos produzindo vidro incolor não podemos usar nenhum caco colorido. A recíproca não é válida: pode-se usar vidro incolor para produzir vidro colorido, bastando acrescentar na composição as quantidades de colorantes necessárias para colorir este vidro.

Figura 41: estoque estratégico de caco em uma vidraria

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